Пространственное и временное распределение осадков существенно влияет на жизнь людей. Хотя наборы данных реанализа предоставляют последовательную долгосрочную глобальную информацию об осадках, позволяющую исследовать опасности, вызванные ими, такие как крупномасштабные наводнения, им не хватает разрешения для захвата высокой пространственно-временной изменчивости осадков и учёта интенсивных локальных ливней. Здесь представлен spateGAN-ERA5, первый пространственно-временной даунскейлинг данных об осадках на основе глубокого обучения в глобальном масштабе. SpateGAN-ERA5 улучшает данные об осадках реанализа ERA5 с 24 км и 1 ч до 2 км и 10 мин, предоставляя поля осадков с высоким разрешением с реалистичными пространственно-временными структурами и точным распределением интенсивности дождя, включая экстремальные значения. Его вычислительная эффективность позволяет генерировать большой ансамбль решений, устраняя неопределённости, присущие проблемам масштабирования, и поддерживает практическую применимость в генерации данных об осадках высокого разрешения для произвольных периодов времени ERA5 и регионов по запросу. Обученный исключительно на данных из Германии и проверенный по данным в США и Австралии, с учётом разнообразного климата, включая тропические режимы осадков, spateGAN-ERA5 демонстрирует хорошее обобщение, что указывает на надёжную глобальную применимость. Он удовлетворяет критические потребности в данных об осадках высокого разрешения в гидрологических и метеорологических исследованиях.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-025-01103-y

Временные ряды ежедневных осадков демонстрируют прерывистые периоды высокой изменчивости, разделённые периодами отсутствия дождя, что создаёт проблемы для исправления количества прогнозируемых осадков. Для улучшения прогнозируемых изменений вероятностей наводнений и засух критически важно улучшить временные корреляции временных рядов осадков. В предыдущей работе был представлен метод коррекции временной изменчивости (Time Variability Correction, TVC), который количественно определял и исправлял ошибки временной изменчивости в различных масштабах. Это исследование расширяет TVC для постобработки прогнозов ежедневных осадков из 28 моделей проекта CMIP6 по Австралии, вводя новую процедуру корректировки среднего для устранения отрицательных значений осадков, гарантируя, что как среднее, так и изменчивость окончательного ряда будут соответствовать наблюдениям в исторический период обучения. Новый метод TVC-ma сохраняет прогнозируемое изменение каждой модели в ковариациях временной шкалы, и представленный анализ выявляет интересные различия между прогнозами CMIP6 изменений дисперсий, зависящих от временной шкалы. TVC-ma оценивается с использованием установки «исключить по одному» в качестве истинной модели. Результаты показывают, что в большинстве случаев TVC-ma значительно улучшает среднее значение, дисперсию, корреляции задержек и прогнозы климатических индексов, связанных с устойчивыми, сильными и низкими экстремальными осадками, по сравнению с результатами необработанных моделей. При применении к будущим прогнозам осадков для Австралии TVC-ma прогнозирует выраженное увеличение продолжительных засушливых периодов и максимальных однодневных и пятидневных сумм осадков в сценарии с высоким уровнем выбросов по сравнению со сценарием с низким уровнем выбросов. По сравнению с историческим периодом скорректированные прогнозы в сценарии с высоким уровнем выбросов показывают более сухие условия в некоторых частях Западной Австралии, большую изменчивость, более продолжительные последовательные сухие дни и увеличение многодневных экстремальных осадков в большинстве регионов континента.

Ссылка: https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-025-07731-7

Количество осадков в Арктике увеличивается в более тёплом мире, поскольку больше влаги доступно для конденсации. Это увеличение количества осадков и влаги является результатом как локального испарения с поверхности, так и удалённого переноса. Несмотря на продолжающиеся усилия, относительный вклад каждого источника влаги в будущее изменение количества осадков в Арктике остается неизвестным. Здесь используются новые эксперименты с атмосферными моделями для выделения вклада этих двух источников влаги в количество осадков в Арктике. В доиндустриальную эпоху удалённый перенос контролировал количество осадков в Арктике во все месяцы. К концу XXI века локальное испарение с поверхности станет всё более важным из-за локального потепления поверхности океана и потери морского льда. Фактически, увеличение количества осадков осенью и зимой в конце XXI века будет обусловлено этими локальными изменениями поверхности океана. Напротив, перенос влаги в конце XXI века, вызванный нелокальным потеплением поверхности океана, полностью объясняет увеличение количества осадков летом в конце XXI века. Кроме того, эти новые эксперименты показывают, что увеличение осадков в Арктике в конце XXI века напрямую обусловлено потеплением поверхности океана и потерей морского льда, что указывает на то, что не влажность с суши, а испарение с поверхности океана напрямую стимулирует это увеличение. Кроме того, этот экспериментальный проект позволяет понять и количественно оценить совместное влияние локального испарения с поверхности и удалённого переноса влаги. Это совместное влияние приводит к уменьшению количества осадков в Арктике в конце XXI века осенью и в начале зимы. В целом, эти результаты показывают, когда и где потепление поверхности океана и потеря морского льда влияют на будущее увеличение осадков в Арктике. 

Ссылка: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/38/13/JCLI-D-24-0359.1.xml

Урбанизация изменяет ландшафты и создаёт беспрецедентные проблемы устойчивости, требуя более интегративных подходов к городскому наблюдению. В этом обзоре синтезируются последние достижения в области традиционного дистанционного зондирования и новых технологий социального зондирования, подчёркивая их конвергенцию в городской науке. Систематический тематический анализ 667 рецензируемых статей подчёркивает методологический прогресс, практические приложения и теоретические инновации, возникающие в результате этой интеграции. Традиционное дистанционное зондирование эффективно фиксирует городские физические особенности, но не даёт представления о поведении человека. Напротив, социальное зондирование, используя цифровые следы из социальных сетей и мобильных данных, вводит существенные «человекоцентричные» измерения в городской мониторинг. Слияние этих дополнительных парадигм посредством передовой аналитики данных и мультимодальной интеграции привело к появлению преобразующих методологий, улучшающих структуры городской устойчивости, функциональное разграничение зон и реагирование на стихийные бедствия в режиме реального времени. Несмотря на значительный прогресс, интеграция сталкивается с постоянными проблемами, включая неоднородность данных, предвзятость репрезентативности, этические проблемы и ограничения масштабируемости. В отличие от предыдущих обзоров, в которых рассматривается ландшафт, в этой работе утверждается, что текущие усилия по интеграции остаются ad hoc* и технологически обусловленными, не имея объединяющей теории для городского управления в реальном времени. Чтобы устранить этот критический пробел, автор разработал и внедрил новую системную структуру для гибридных городских обсерваторий. Эта структура построена на социально-экологической основе и явно интегрирует технические компоненты с необходимым уровнем управления, продвигая как методологическую строгость, так и действенное руководство для этой области. Такая структура позволит использовать более целостный, отзывчивый и справедливый подход к городскому управлению и устойчивости.

*Ad hoc (дословно — «к этому») — латинская фраза, означающая «для данного случая», «специально для этого».
Ссылка: https://www.mdpi.com/2072-4292/17/12/2041

Урбанизация стала существенным фактором изменения окружающей среды, особенно влияющим на местный климат за счёт создания городских островов тепла. Городские острова тепла, характеризующиеся более высокими температурами в городских или столичных районах, чем в сельской местности, стали критически важным направлением исследований городского климата. Целью данного исследования является изучение пространственной и временной динамики как термических, так и вегетативных индексов в различных типах земельного покрова в Самсуне, Турция, с целью оценки их вклада в эффект городского острова тепла. В частности, были рассчитаны и оценены яркостная температура (brightness temperature, BT), температура поверхности земли (land surface temperature, LST), нормализованный относительный индекс растительности (normalized difference vegetation index, NDVI), нормализованный индекс дистанционного зондирования застройки (normalized difference built-up index, NDBI), индекс застройки (built-up index, BUI), индекс состояния окружающей среды (environmental condition index, ECI), интенсивность городского острова тепла (urban heat island intensity, SUHI) и индекс дисперсии городского теплового поля (urban thermal field variance index, UTFVI). Анализ использовал безоблачные снимки Landsat 8, полученные из Геологической службы США через платформу Google Earth Engine, с использованием среднего значения за один год для каждого пикселя с применением алгоритма маскировки облаков. Классификация землепользования и земельного покрова проводилась с использованием алгоритма случайного леса со спутниковыми композитными снимками, достигая общей точности 85% для 2014 года и 86% для 2023 года. В этом исследовании представлен подробный анализ влияния различных типов землепользования и покрова на температуру, растительность и структурные характеристики, раскрывая роль изменений в различных типах земель на эффект городского острова тепла. В классификации землепользования и земельного покрова водоёмы стабильно поддерживали низкие значения LST ниже 23°C в течение обоих лет, в то время как застроенные земли показали наибольшее повышение температуры, примерно с 25°C в 2014 году до более 31°C в 2023 году. Анализ также показал, что LST меняется в зависимости от размера и типа растительности, при этом средняя разница LST между всеми зелёными насаждениями и городскими территориями составляет в среднем 7–8°C, а в промышленных зонах разница достигает 12°C.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/16/6/712

Устранение причины межмодельного разброса в радиационном воздействии углекислого газа (CO₂) имеет важное значение для снижения неопределённости в оценках чувствительности климата. Недавние исследования показали, что большая часть этого разброса возникает из-за дисперсии в климатологии базового состояния модели, в частности спецификации стратосферной температуры, которая сама по себе играет доминирующую роль в определении величины воздействия CO₂. Авторы исследовали стратосферный озон (O₃₎ как причину межмодельных различий в стратосферной температуре и, следовательно, его роль как фактора, способствующего разбросу в радиационном воздействии CO₂. Была использована норвежская модель земной системы (NorESM2) для анализа влияния систематических увеличений и уменьшений содержания стратосферного O₃ на величину эффективного радиационного воздействия (effective radiative forcing, ERF) при 4xCO₂ и его компонентов. Было показано: во-первых, что точная оценка мгновенного радиационного воздействия (instantaneous radiative forcing, IRF) требует использования расчётов переноса излучения в модели-хозяине; во-вторых, что увеличение или уменьшение концентрации O₃ в стратосфере на 50% приводит к значительным различиям в температуре стратосферы в базовом состоянии, в диапазоне от +6 до −9 K соответственно. Эти эксперименты влияют на IRF в первую очередь из-за влияния температуры стратосферы в базовом состоянии на излучение исходящего длинноволнового излучения, при этом спектральное перекрытие CO₂ и O₃ играет вспомогательную роль. Однако влияние на IRF не приводит к соответственно большому разбросу ERF CO₂. Авторы пришли к выводу, что межмодельные различия в концентрации O₃ в стратосфере, таким образом, не являются основной причиной межмодельного разброса ERF CO₂.

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/25/5683/2025/

Постоянные расхождения между моделями биосферы суши (МБС) в подходе «снизу вверх» и атмосферными инверсиями с подходом «сверху вниз» затрудняют количественную оценку величины североамериканского стока углерода на суше. В предыдущих исследованиях сравнивались агрегированные оценки потоков углерода в масштабе континента от МБС и инверсий для всей Северной Америки, но это даёт ограниченное представление о несоответствиях более мелкого масштаба, способствующих общим расхождениям. Авторы оценивают согласие между оценками потока углерода МБС и инверсии с разрешением 1° × 1°, чтобы обеспечить более прямое понимание того, где модельные оценки не совпадают и какие основные факторы приводят к расхождениям. Было обнаружено, что дополнительное поглощение углерода, оценённое инверсиями, всего на 16% площади Северной Америки достаточно велико, чтобы объяснить расхождения между результатами МБС и инверсиями по всему континенту. Большинство этих различий происходит в регионах многолетней мерзлоты, торфяников и пахотных земель. В этих регионах обнаружена более высокая вероятность потенциальных смещений в более слабых оценках стока из МБС в предположении, что более сильный сток, подразумеваемый инверсиями, с большей вероятностью будет реалистичным. Однако текущий охват наблюдений недостаточен для полной оценки причин расхождений или величины смещений в любом подходе. Обнадёживает то, что улучшенное представление сельскохозяйственных процессов в МБС привело к лучшему согласию с инверсиями на пахотных землях. Усилия по точному моделированию динамики пахотных земель помогут улучшить согласие между оценками МБС и инверсиями. В целом, эта работа представляет собой чёткий путь к согласованию расхождений между инверсией и оценками МБС североамериканского стока углерода, которые сохранялись в течение двух десятилетий.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2024GB008460

Отслеживание временной динамики городского острова тепла (ГОТ) имеет решающее значение для стратегий адаптации к городской жаре и смягчения её последствий. Однако, изменились ли тенденции ГОТ в последнее время и их основные движущие силы, остаётся неизвестным. Авторы исследовали изменчивость тенденций поверхностного ГОТ и связанных с ними детерминант в 2104 городах мира с 2000 по 2022 гг. Их результаты показывают, что примерно половина городов мира испытала заметные сдвиги тенденций поверхностного ГОТ, в основном характеризующиеся замедлением его тренда. Эти сдвиги можно в первую очередь отнести к изменениям тенденций растительности в течение дня, а также к изменениям альбедо поверхности и тенденциям локального потепления ночью. Это исследование бросает вызов традиционным линейным моделям, обычно используемым для оценки тенденций поверхностного ГОТ, указывая на потенциальные смещения в таких оценках. Полученные результаты подчёркивают необходимость разработки детальной политики по ограничению роста ГОТ с учётом изменений в городских подстилающих поверхностях и фоновом климате, особенно с нелинейной точки зрения.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2024GL112711

Зелёные крыши часто считаются барьерами против загрязнённых осадков, но их эффективность в улавливании микропластика, переносимого по воздуху, остаётся неясной. Авторы оценивают модульные зелёные крыши в условиях имитации мокрого осаждения, чтобы оценить их способность улавливать и удерживать микропластик. Было обнаружено, что зелёные крыши удаляют более 97,5% осаждённого микропластика. В Шанхае, Китай, это соответствует годовому улавливанию приблизительно 1,70 × 10¹² частиц, или 56,2 тонн. Более высокая интенсивность осадков немного повышает эффективность улавливания за счёт увеличения влажности и снижения инфильтрационных сил. Микропластик в форме фрагментов удерживается легче, чем волокнистый. Большинство частиц задерживается в слое почвы, в то время как некоторые удерживаются растительностью, хотя турбулентность воздуха может повторно мобилизовать волокна. Поверхностный и химический анализ показывает, что пластиковые материалы внутри самих зелёных крыш могут разрушаться, потенциально высвобождая микропластик в процессе. Полученные результаты показывают, что зелёные крыши могут играть важную роль в снижении загрязнения городской среды микропластиком и предлагают практические идеи для разработки будущих стратегий управления ливневыми стоками и качеством воздуха.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-025-02407-w

Океанические мезомасштабные вихри играют важную, но недостаточно изученную роль в регулировании потоков углерода и изменении климата. Хотя они перераспределяют тепло, соль, питательные вещества и другие трассеры, их влияние на поглощение CO₂ остаётся неопределённым. Используя машинное обучение на основе наблюдений для оценки потоков CO₂ на протяжении жизни тысяч вихрей, авторы показали, что антициклонические вихри существенно усиливают поглощение CO₂ в среднем, в то время как циклонические вихри незначительно его уменьшают. Эта асимметрия даёт общее суммарное увеличение поглощения CO₂ на 9,98 ± 2,28 и 13,82 ± 9,94% в расширении Куросио и Гольфстриме, соответственно, основных регионах секвестрации углерода. Основным фактором этого усиленного поглощения является нисходящая перекачка растворённого неорганического углерода в антициклонических вихрях. Асимметричные биологические реакции между антициклоническими и циклоническими вихрями способствуют общему дисбалансу потока CO₂, вызванному вихрями. Результаты исследования указывают на потенциальную недооценку способности океана к секвестрации углерода из-за недостаточного включения вихрей в текущие наблюдения, что подчёркивает необходимость расширенного мониторинга в регионах с большим числом вихрей и недостаточным числом наблюдений.

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adt4195